无铅教室─E9650无铅焊锡可以大幅解决IMC/铜溶解的困扰
http://www.weld21.com 2007-11-12 14:40 


  SMT锡膏走入无铅焊锡时代,率先而行的将是锡银铜无铅焊锡合金。各种SMT组件无论是在导线架或是在芯片,都需有金属镀层(Metallization)才能与焊锡回焊接合,回焊是一高温熔融制程,而且操作温度通常需高于焊锡熔点30°—50°C,焊锡熔成液体,以目前的锡银铜合金而言,意味着240°C左右的高温接合制程,这样子的生产条件会促使金属镀层迅速与焊锡反应,生成大量介金属化合物(IMC)或造成铜迅速溶解消耗,这个现象对新世代的锡银铜合金是一大问题。近年有很多研究报告探讨此行为。

  一般的SMT导线架材料以铜合金(例如CA194,KFC等)或镍铁合金(例如Alloy42)为主要成份,部分组件会镀上黄金等以增进焊锡性,铜、镍以及黄金都很容易与锡反应生成IMC,IMC是在热循环测试时造成组件损坏的关键。常见的无铅焊锡中,在125°C条件之下,25天之后Sn—0.7Cu和铜会生成6μm的IMC,Sn—3.5Ag会生成近7μm IMC,而岱晖E9650HQ无铅锡膏的IMC生成厚度小于3μm左右,这意味着,组件的疲劳寿命更长,以ASTME606方式测试结果,确实显示此材料的疲劳寿命可以高达27000循环(Cycles),锡/银最高仅有11000循环左右,甚至低至6000循环左右。

  铜会很快速的溶解到锡/铅,锡/银,锡/铜等焊锡,溶解速度快,表示对任何铜镀层或铜导线架,会迅速消耗或反应,影响焊锡性,对焊锡本身而言,也因为铜溶解,造成焊锡成份的改变,甚至熔点升高,所以铜的溶解速度也是无铅焊锡合金适用性的指针之一,根据英国方面的研究报告,铜于250°C时在锡/银的溶解速度,是在目前E9650无铅焊锡合金的4倍左右,锡/铜与锡/铅则是2~3倍左右,效果差异确为显著。  

   E9650锡膏主要成份是锡铜合金,同时有极少量的其它合金元素添加,由于添加量少,对于熔点没有影响,但是当此锡膏的无铅焊锡在回焊熔融过程,此添加的合金金属具有一定活性,会迅速移到接合的金属界面,抑制IMC生成或抑制铜溶解,同时也可以进一步抑制焊锡本身的氧化速度,对于SMT组件寿命有显著提升,至今了解,此无铅焊锡与现今其它锡银铜合金相较,没有不利缺点,尤其重要的是,有专利授权,是国内SMT无铅化制程可以郑重考量的必备材料。

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